(57)【要約】【課題】低ＥＳＲで、高温下での信頼性を向上させたアルミニウム電解コンデンサを提供する。【解決手段】化成皮膜を形成した陽極箔と、陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸したコンデンサ素子をアルミニウムケースに格納した電解コンデンサにおいて、上記電解液は、有機溶媒と１５．０〜６０．０ｗｔ％の純水とからなる混合溶媒に、有機カルボン酸またはその塩と、リン酸化合物として、ｏ−リン酸、亜リン酸等またはその塩の１種以上と、ニトロ化合物として、ニトロ安息香酸、ニトロアニソール、ニトロベンジルアルコール等の１種以上と、高分子ポリマーとしてポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の１種以上とを溶解してなり、上記陽極箔または陰極箔の少なくとも一方が非晶質酸化皮膜を有することを特徴としている。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化成皮膜を形成した陽極箔と、陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸したコンデンサ素子をアルミニウムケースに格納した電解コンデンサにおいて、
上記駆動用電解液は、有機溶媒と１５．０〜６０．０ｗｔ％の純水とからなる混合溶媒に、
有機カルボン酸またはその塩と、
リン酸化合物として、ｏ−リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸メチル、リン酸エチルまたはその塩の１種以上と、
ニトロ化合物として、ニトロ安息香酸、ニトロフェノール、ニトロアニソール、ニトロベンジルアルコール、ニトロアセトフェノンの１種以上と、
高分子ポリマーとして、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコールの１種以上とを溶解してなり、
上記陽極箔または陰極箔の少なくとも一方が非晶質酸化皮膜を有することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低ＥＳＲで、かつ、高信頼性を実現したアルミニウム電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム電解コンデンサは、高純度アルミニウム箔の表面をエッチングし、さらに誘電体皮膜である酸化アルミニウムを陽極酸化により付着させた陽極箔と、同じく高純度アルミニウム箔をエッチングし耐水処理を施した陰極箔とをセパレータである電解紙を介して巻回したコンデンサ素子に駆動用電解液（以下、電解液と称す）を含浸し、アルミニウムケースに格納し、封口体で密閉したものである。
アルミニウム電解コンデンサは、一般的な電子デバイスの一種であり、様々な電気製品、電子製品の電源回路のフィルタ作用、平滑作用を目的として幅広く使用されている。
しかしながら、近年、インバータ回路の増加にともなって、より低ＥＳＲのアルミニウム電解コンデンサが要求されている。
【０００３】
従来、インバータ回路用のアルミニウム電解コンデンサとして、電極箔のエッチング倍率を低くしてバリアー型酸化皮膜を形成し、電解液の比抵抗を下げることによって低ＥＳＲ化に対応してきた。電解液の比抵抗を下げる方法として、電解液中に純水を多量に混合するか、電解液中の電解質の濃度を高くする方法が挙げられる。
【０００４】
より具体的には、エチレングリコールを主溶媒とし、これに副溶媒として純水を１．０〜１０．０ｗｔ％混合した溶媒に、電解質としてアジピン酸、安息香酸、アゼライン酸等のカルボン酸またはその塩を１．０〜１５．０ｗｔ％溶解した電解液が一般的であった（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭６３−１４８６２号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、インバータ回路に使用されるアルミニウム電解コンデンサには、更なる耐リプル性能、すなわち、低ＥＳＲ化が求められており、従来より電解質の濃度を高くするか、純水を多量に混合しなければならない。
しかし、電解液中に純水を多量に混合すると、バリアー型酸化皮膜（ホウ酸溶液中で形成）をもつ電極箔が高温下で水和されやすくなり、アルミニウム電解コンデンサを高温放置した場合に漏れ電流が増加するという問題があり、また、電解質の濃度を高くすると、低温での電解質の析出や耐電圧低下を起こすという問題があった。
本発明は上記の課題を改善するもので、比抵抗が低く、かつ、高温信頼性の向上を図った電解コンデンサを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために各種検討した結果、見出されたものであり、非晶質酸化皮膜をもつ電極箔は、バリアー型酸化皮膜をもつ電極箔よりも純水に対しての水和作用が緩慢であるため、純水の多量添加が可能となり、アルミニウム電解コンデンサの更なる低ＥＳＲ化が可能となることを利用したものである。
【０００８】
すなわち、化成皮膜を形成した陽極箔と、陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸したコンデンサ素子をアルミニウムケースに格納した電解コンデンサにおいて、
上記電解液は、有機溶媒と１５．０〜６０．０ｗｔ％の純水とからなる混合溶媒に、
有機カルボン酸またはその塩と、
リン酸化合物として、ｏ−リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸メチル、リン酸エチルまたはその塩の１種以上と、
ニトロ化合物として、ニトロ安息香酸、ニトロフェノール、ニトロアニソール、ニトロベンジルアルコール、ニトロアセトフェノンの１種以上と、
高分子ポリマーとして、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコールの１種以上とを溶解してなり、
上記陽極箔または陰極箔の少なくとも一方が非晶質酸化皮膜を有することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサである。
【０００９】
本発明の電解液に配合する有機溶媒としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のラクトン類、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックアミド等のアミド類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、イソブチレンカーボネート等の炭酸類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルスルホキシド等のオキシド類、エーテル類、ケトン類、エステル類、スルホラン類等を例示することができる。
【００１０】
また、上記有機カルボン酸としては、アゼライン酸、ギ酸、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸、乳酸、酪酸、吉草酸、グルコン酸、安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、アントラニル酸、サリチル酸、ゲンチシン酸、没食子酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、シュウ酸、トルトロン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、リンゴ酸、酒石酸、フタル酸、ボロジサリチル酸、クエン酸、ピロメリト酸、ナフトエ酸等を例示することができる。
【００１１】
そして、有機カルボン酸の塩としては、アンモニウム塩の他、メチルアミン、エチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の一級アミン塩、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン等の二級アミン塩、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ジメチルエチルアミン等の三級アミン塩、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ナフタレンジアミン、ベンジルアミン等の塩を例示することができる。
【００１２】
さらに、添加剤のリン酸化合物としては、ｏ−リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸メチル、リン酸エチル等を例示することができ、アルミニウム電解コンデンサのリード棒部、リードタブ部に流れるガルバニック電流を抑制し、耐食性に効果を奏す。
【００１３】
また、ニトロ化合物としては、ニトロフェノール、ニトロアニソール、ニトロベンジルアルコール、ニトロアセトフェノン等を例示することができ、アルミニウム電解コンデンサ内で発生する水素ガスの吸収に効果を奏する。
【００１４】
そして、高分子ポリマーとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール等を例示することができ、耐電圧向上剤として働き、純水による長期の耐電圧の低下防止に効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の電解コンデンサに用いる電解液は、有機溶媒と１５．０〜６０．０ｗｔ％の純水とからなる混合溶媒に、有機カルボン酸またはその塩と、リン酸化合物として、ｏ−リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸メチル、リン酸エチルまたはその塩の１種以上と、ニトロ化合物として、ニトロ安息香酸、ニトロフェノール、ニトロアニソール、ニトロベンジルアルコール、ニトロアセトフェノンの１種以上と、高分子ポリマーとして、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコールの１種以上とを溶解してなり、上記電解液と組合せる陽極箔または陰極箔の少なくとも一方が非晶質酸化皮膜を有するように構成する。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
表１の組成で電解液を調合し、３０℃における電解液の比抵抗を測定した。その結果を表１の右欄に示す。
なお、純水１５．０〜６０．０ｗｔ％の範囲を外れるものとして１０．０ｗｔ％および７０．０ｗｔ％の電解液についても、比抵抗を測定し比較した。
【００１７】
【表１】
2005019773.tif 000002
【００１８】
次に、エッチング箔にリン酸化成を行って多孔質皮膜を形成後、ホウ酸アンモニウム溶液中で封口化成を行い非晶質酸化皮膜を形成した陽極箔に、実施例１〜１４の電解液を組み合わせたもの、比較例１、２の電解液を組み合わせたもの、および、ホウ酸化成を行ってバリアー型酸化皮膜を形成した陽極箔に従来例１〜６の電解液（組成は実施例１〜６と同じ）を組み合わせたものとで比較試験を行った。
上記の２種の陽極箔（リン酸・ホウ酸アンモニウム化成／ホウ酸化成）と陰極箔とを電解紙を介して巻回したコンデンサ素子に表１に示す電解液を含浸し、定格電圧２２０Ｖ／４４０μＦ（φ３０×５８ｍｍＬ）のアルミニウム電解コンデンサを作製し、定格電圧でエージング処理後、ＥＳＲを測定し表１の結果を得た。そして、初期特性測定後、６５℃−定格リプル試験（リプルΔＴ＋２０℃）を行った。上記試験結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
2005019773.tif 000003
【００２０】
表１より、非晶質酸化皮膜をもつ電極箔を用いた実施例１〜１４は、バリアー型酸化皮膜をもつ電極箔を用いた従来例より低ＥＳＲ化が可能となっていることが分かる。
また、表２より、６５℃−定格リプル試験においても、実施例では従来例よりｔａｎδ、漏れ電流値の上昇が抑えられていることが分かる。また、従来例では電解液中の水分増加に伴い、水和劣化による静電容量低下が発生し、純水５０％以上では弁作動してしまうのに対し、実施例では、水分が増加しても、水和劣化が発生しておらず、静電容量が安定していることが分かる。
【００２１】
ここで水分量は１５．０〜６０．０ｗｔ％が適当である。１５．０ｗｔ％未満では比抵抗を十分に低下させることができず、低比抵抗用途に不向きであり、６０．０ｗｔ％を超えると、電極箔との水和劣化が発生するので不適当である。
なお、本発明の効果は実施例に限定されるものではなく、先に例示したカルボン酸またはその塩を単独または複数溶解してもよい。
さらに、陽極箔でなく、陰極箔に非晶質酸化皮膜を形成した場合でも、同様の水和防止効果が得られる。両者に非晶質酸化皮膜を形成した場合には、上記効果は、より確実なものとなる。
【００２２】
【発明の効果】
上記したとおり、本発明によれば、１５．０〜６０．０ｗｔ％の純水を含む電解液に対して、水和しにくい非晶質酸化皮膜を形成した電極箔を使用しているため、アルミニウム電解コンデンサの低ＥＳＲ化と同時に、高温安定化を実現することができる。
また、電解液に含まれるリン化合物により耐食性が改善され、ニトロ化合物
によりコンデンサ中で発生する水素ガスが吸収され、かつ、高分子ポリマーにより耐電圧が向上する。
上記構成により、低ＥＳＲで高温下での信頼性に優れ、耐電圧も向上させた電解コンデンサを得ることができる。